棉花抗坏血酸过氧化物酶基因GhAPX的克隆及耐冷性初步鉴定

作者：李志博; 徐建伟; 张小均; 魏亦农^*; 曹连莆^*

来源：分子植物育种, 2020, 18(03): 693-702.

DOI：10.13271/j.mpb.018.000693

• 棉花(Gossypium hirsutum)
• 低温冷害
• 抗坏血酸过氧化物酶(APX)
• 耐冷性

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)是活性氧H2O2的清除剂,对抵抗植物逆境发挥着重要的作用。为了探究棉花APX基因的耐冷功能,本实验应用RT-PCR和RACE技术从苗期耐冷型棉花品种‘新陆早25号’叶片中克隆得到一个APX基因GhAPX,并对转基因烟草的主要抗氧化酶活性和快速荧光参数进行了分析。结果表明,该基因c DNA全长1 763 bp,开放阅读框1 137 bp,编码379个氨基酸。Blastx比对表明该基因与已克隆的棉花气孔APX相似性最高,达99%。进化分析表明该基因与刚毛怪柳关系较近,与拟南芥(AtAPX)和小麦(TaAPX)关系较远。蛋白质结构分析显示该基因属于植物过氧化物酶基因家族,亚细胞定位结果显示该蛋白位于叶绿体中。实验成功构建了植物表达载体PZP35S-GhAPX。转基因研究发现,转GhAPX基因会提高烟草的POD和CAT活性。在4℃冷害条件下,转基因烟草的POD和CAT活性及Fv/Fm和pI均大于野生(对照)株,且下降幅度和速度均小于野生植株,而SOD活性在转基因和野生植株间差异不大,初步推测GhAPX基因可以提高棉花幼苗的低温冷害抵抗力。本研究为揭示GhAPX基因的功能及其与棉花耐冷性的关系提供了理论参考。

• 单位
  石河子大学; 新疆生产建设兵团